Жылуэнергетикалық қондырғылар циклдарының термодинамикалық негіздері

Дәріс 9

2 Ренкин циклының термиялық ПӘК.

3 Жылуфикациялық циклдары, жылуфикации коэффициенті.

4 Бинарлы циклы.

5 Атомдық жылуэнергетикалық қоңдырғылардың циклдары.
Бу күштік қоңдырғы қазіргі жылулық және атомдық электрстанциялардың негізі болып есептеледі. Осындай қоңдырғыларда жұмысшы дене ретінде кез-келген сұйықтың буы алынады. Будың конденсациясымен жұмыс істейтін қарапайым бу күштік қондырғының жұмысының негізінде Ренкин циклі жатыр Принципиалды сызба нұсқасы 1 суретте көрсетілген.

5 – конденсатор; 6 – сорап; 7 – оттық

Қазан-агрегатта қыздырылып алынған бу, бу турбинасына бағытталып, онда ұлғайып жұмыс жасайды. Турбинадан жұмыс ічтеген бу конденсаторға барады. Онда жылу, конденсатор арқылы өтетңн салқындатқыш суға беріледі. Осының нәтижесінде бу толығымен конденсацияланады. Алыңған конденсат конденсатордан үздіксіз сораппен сорылып алынады, сығылады және қатадан қазан-агрегатқа қайталап булануға жіберіледі.

Сөтіп, жұмысшы дене бірқатар агрегаттық күйлер өзгерісінен өтіп, қоңдырғыда айналым жасайды, яғни Ренкин цикл.

Бу турбинасы қондырғысында негiзгi цикл үшiн идеалды Ренкин циклi қабылданған. Бұл циклда жұмысшы дененiң салқындатқышта толық салқындауы өтедi. Соның арқасында үлкен, тиiмдiлiгi аз ауа сыққыштың орнына қазанға қоректендiру үшiн берiлетiн су, габаритi аз, ал пайдалы әcep коэффициентi жоғарғы сораппен берiледi. Бу турбинасы қондырғысының жалпы қуатымен салыстырғанда, сораптың қуаты аз болғандықтан, онда болатын шығын шамасы кiшкентай. Сонымен қaтap, Ренкин циклiнде қыздырылған будың қолдану мүмкiншiлiгi үлкен. Бұл берiлген жылу интегралдық орта температурасын көбейтуге жағдай жасайды және сонымен қaтap, циклдiң термиялық п.ә.к. жоғарлатады

Ренкин циклы әр түрлі жылудинамикалық диаграммаларда 2, 3, 4 суреттерде көрсетілген.

Сурет 3 - -диграммадағы Ренкин циклы

Сурет 4 - -диграммадағы Ренкин циклы

1-2 сызығы машинадағы будың адиабаталық ұлғаю процесі;

2-3 сызығы машинадан шыққан будың конденсация процесі;

3-4 сызығы сораптағы су қысымының жоғарлау процесі;

4-5 сызығы бу қазанындағы судың қанығу температурасына дейін жылыну процесі;

5-6 сызығы р_н =p₁ қысымы кезіндегі бу қазанындағы булану процесі;

6-1 сызығы P_к=P₁ қысымдағы буқыздырғыштағы буды әрі қарай қыздыру процесі.
Ренкин циклінің термиялық п.ә.к.-і мына формуламен анықталады:

.

(1)

Жылуды пайдаланудың п.ә.к.-ін өсіру үшін, жылуфикация циклымен жұмыс істейтін бу күштік қондырғылардың алатын ролі зор. Мұндай қондырғылардың ерекшелігі, бір орталықтан тұтынушыны бір уақытта екі өнім түрімен, яғни электр және жылу энергиясымен қамтамасыз ету.

Осындай жылу электр станциялары жылу электр орталықтары (ЖЭО) деп аталады. Ал КЭС (конденсациялы электр станциясы) ЖЭО-дан айырмашылығы, ол тек бір ғана өнім түрін шығарады. Кейбір ЖЭО-да конденсатор болмайды. Оларда р₂ қысым көбінесе, атмосфералық қысымнан үлкен және ол р₂ қысымды жылуды тұтынушылардың талабына (0.2-0.4 МПа) сәйкестендіріп таңдайды. Осындай турбиналар қарсы қысымды деп атайды. Жылуфикациялық циклды қондырғыларда ғы жылуды пайдаланудың жалпы коэффициенті η=0,65-0,7, ал бұл көрсеткіш КЭС-да 0,42- 0,45тең. Мұндай жылуфикациялық циклдың кемшілігі: ол станциялардың жұмысының тәуелсіз жылулық және электрлік графигін қамти алмауы. Оларда электр энергиясын өндіру жылуды тұтынушылармен анықталады. Сондықтан, кәзіргі замандағы ЖЭО-да буды аралық жолмен алу циклымен жұмыс істейтін бу күштік қондырғыларда конденсациялы және жылуфикациялы турбиналардың комбинациясы қолданылады. Бу күштік қондырғының бұл түрі өзінің үнемділігі жағынан қарсы қысымды жылуфикациялық қондырғыдан артта қалған.
Өздік бақылау сұрақтары
1 Бу күштік қондырғылардың қолдану жағдайын түсіндіріңіз

2 Бу күштік қондырғылардың сызбанұсқасын сызыңыз

3 Бу күштік қондырғылардың PV, ТS және IS-диаграммаларын тұрғызып, түсіндіріңіз

4 Бу күштік қондырғылардың теориялық циклы деп нені алады

5 Бу күштік қондырғылардың үнемділігін жоғарылату әдістері қандай
Қолданылған оқулықтар
1 Бахмачевский Б.И. и др. «Теплотехника». - М.: Металлургиздат., 1969. – б.3-20

2 Нащокин В.В. «Техническая термодинамика и теплопередача». – М.: Высшая школа, 1980. – б.3-15

3 Асамбаев А.Ж. «Техникалық термодинамиканың негіздері» - 2006. – б.4-16

4 Баскаков Б.В., Берг О.К., Витт и др. «Теплотехника» - М.: Энергоатомиздат., 1991. – б. 4-11, б. 40-41

5 Энергетиканың электрондық энциклопедиясы.